1、1某大型石油化工项目管廊结构设计分析【摘要】：石油化工装置的一大特点就是管线特别多，所以管廊就成为石化装置的重要结构。本文结合工程实例，简要介绍管廊结构的方案布置、荷载计算及建模等。 【关键词】：结构方案管廊结构荷载计算 中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 该石化装置为我公司总承包，沙特一家大型公司投资，项目场地位于沙特境内。本人主要参与管廊结构的设计。管廊总长 276.75m，主要柱距 6 m，局部柱距 14 m；跨距 6m；高 9 m，主要结构 3 层，局部错层并附带悬挑构件，见图 1。 图 1 管廊现场照片 二、设计规定 1设计依据：由于该项目为涉外项目
2、，主要按照业主指定的标准（SBAIC ENGINEERING STANDARDS）及美国相关规范进行设计，同时兼顾我公司统一规定及国内行标石油化工管架设计规范 （SH/T 3055-2007） 、 化工、石油化工管架、管墩设计规定 （HG/T 20670-2000）等。22管廊结构方案：依据工艺管线布置及管线自身挠度要求，选用纵梁式管廊。 （1）横向管架：梁柱及柱脚均采用刚接，基础承担柱底弯矩，梁柱均采用 W 型钢。 （2）纵向管架：梁柱为铰接连接，每个温度区段长度不大于 100m，温度区段间的连接采用滑动连接，并在温度区段中部设置柱间支撑，承担管道的纵向水平推力（由固定管架推力和中间滑动管架
3、摩擦力共同组成） ；采用铰接柱脚，柱底无弯矩；柱间支撑采用 T 型钢 3管廊布置要求： （1）管廊纵向平行于道路是，路边与管廊外边柱中心线间距不小于1.5m。 （2）管廊跨马路时，路边与管廊外边柱中心线间距不小于 1.5m；跨越主要道路时，管廊梁底高于道路最高点不小于 6.5m，跨越二级道路时，管廊梁底高于道路最高点不小于 5m. 4水平支撑系统的设置（采用 T 型钢）： （1）管廊纵向跨度不小于 7.6 m 时，须设置水平支撑。 （2）管道的固定支座支撑梁承担平面外弯矩和扭矩时，须设置水平支撑。 5结构变形控制： （1）结构顶点水平侧移限制：H/150 (H 为管架高度) （2）管道支撑梁允
4、许挠度比：L/300 (L 为梁跨度) 3三、荷载计算 1管道竖向荷载： （1）根据管道专业提供的管道荷载信息，同时确定管道支座位置，按以上信息计算管道传至支撑梁的荷载。管径不大于 300mm 时，按均布荷载传至支撑梁，否则，按集中荷载考虑。 （2）由于业主要求后期可能会增加管线，考虑 1.20kn/m2 的预留荷载，按均布荷载作用于管架横梁上。 2电缆桥架竖向荷载： 根据电气专业提供的电缆桥架位置、荷载及跨距要求，确定管架横梁上的荷载。 3风荷载：管廊纵向刚度较大，且纵向迎风面较小，所以可以仅考虑管架横向风荷载。分三部分计算管架所受横向风载，并分层作用于每层节点上。 计算公式（依据 SBAI
5、C ENGINEERING STANDARDS，与国标 GB5009-2012 原理相同）： qz 设计风压；G 阵风影响系数；Cf 压力系数；Ae 每层结构投影面积。 （1）管架结构部分： 计算 Ae 时，考虑两根纵梁和两根柱面积之和，并考虑防火涂层引起的构件外形尺寸的增加。 4（2）管道部分： 计算 Ae 时，按最大管道直径并考虑保温层厚度。 （3）电缆桥架部分： 计算 Ae 时，按最大桥架高度计算 4管道摩擦力（沿管道方向）： 管道在开车及停车时，热力管道因温度变化而产生膨胀和收缩，管道与管道支撑梁之间发生相对运动时，产生作用于管道支撑梁的水平摩擦力。当管道布置较密时，按均布荷载作用。
6、5管道固定推力（沿管道方向）： 管道固定推力经管道应力分析后提出，并确定管道固定支撑位置，相应设置水平支撑以传递较大的水平力，同时在管廊纵向设置柱间支撑。6地震作用： 根据管廊的布置形式，仅考虑管架横向地震作用，采用底部剪力法计算。通过比较美国与我国标准，两国对地震作用计算（底部剪力法）基本一致。 7该项目典型横向管架计算，见图 2： 图 2 典型管架计算简图示意 5四、荷载组合 一般有正常操作状态、安装状态及试压状态三种工况，该装置管廊结构设计时仅考虑正常操作状态下的组合（针对构件强度设计） 。 组合序号 五、计算模型 根据该项目规定，本工程采用 STAAD-PRO 软件进行计算分析，按美国
7、规范验算各构件强度。对于较为规则管廊结构，可以采用平面建模，也可以采用三维建模。本工程分别按平面、三维建模，对两种受力分析情况进行比较，按最不利情况进行构件设计及基础设计。模型见图 3。 图 3 局部管廊模型示意 六、结束语 本文主要结合实际工程实例，对大型石油化工装置管廊结构设计思路进行分析，特别是结构方案的要求和荷载计算部分。从工程中可以看到，影响管廊结构方案的基本因素很多，主要是根据总图及管道专业所提的条件，同时要兼顾周边构筑物的位置，以免上部结构不碰，下部基础打架。对于荷载计算部分，一定要勤与管道专业进行沟通，搞清不同工况下的作用荷载，防止出现荷载漏算情况，这是管廊结构是否安全的关键步骤。希望本文能给要做管廊设计的同仁带来帮助，特别是对于涉6外项目。 七、参考文献 石油化工管架设计规范 （SH/T 3055-2007） 。 化工、石油化工管架、管墩设计规定 （HG/T 20670-2000） 。
